难切削材料（淬火钢）加工技术（二）

淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比重。 加工淬火钢的传统方法是磨削。但为了进步加工效率，解决工件外形复杂而不能磨削和淬火后产生外形和位置误差的题目，往往就需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工方法。 　　(1)硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50～60时，其强度可达σb=2100～2600 MPa，按照被加工材料加工性分级规定，淬火钢的硬度和强度均为9a级，属于最难切削的材料。　(2)切削力大、切削温度高：要从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500 MPa。为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。　(3)不易产生积屑瘤：淬火钢的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。　(4)刀刃易崩碎、磨损：由于淬火钢的脆性大，切削时切屑与刀刃接触短，切削力和切削热集中在刀具刃口四周，易使刀刃崩碎和磨损。　(5)导热系数低：一般淬火钢的导热系数为7.12 W/(m·K)，约为45号钢的1/7。材料的切削加工性等级是9a级，属于很难切削的材料。由于淬火钢的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度很高，加快了刀具磨损。 　　根据工件硬度和加工参数常选用涂层硬质合金，陶瓷刀片，立方氮化硼刀片[1]。涂层硬质合金：适合HRC45以下硬度工件，相对来讲需低速切削。陶瓷刀具：适合硬度在HRC40--55度的工件，但尽量避免断续切削。立方氮化硼刀片：HRC55度以上最为适合，立方氮化硼刀片分两种，焊接复合式立方氮化硼刀片一般吃刀深度在0.3mm以下为佳。 吃刀深度在0.3mm以上，或者有断续加工的淬硬钢可考虑用整体式立方氮化硼刀片。 　　切削加工淬火钢的切削用量，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件外形、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时，首先考虑选择公道的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。　(1)切削速度：一般的淬火钢耐热性在200℃～600℃，而硬质合金的耐热性为800℃～1000℃，陶瓷刀具的耐热性为1100℃～1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400℃～1500℃。除高速钢外，一般淬火钢达到400℃左右时，它的硬度开始下降，而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火钢时，充分利用上述这一特性，切削速度不宜选择太低或太高，以保持刀具有一定的耐用度。从目前的经验来看，不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度，硬质合金刀具Vc=30～75 m/min；陶瓷刀具Vc=60～120 m/min；立方氮化硼刀具Vc=100～200 m/min。在断续切削和工件材料硬度太高时，应降低切削速度，一般约为上面最低切削速度的1/2。在连续切削时的最佳切削速度，以切下的切屑呈暗红色为宜。　(2)切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选择，一般情况下，αp=0.1～3 mm。　(3)进给量：一般为0.05～0.4 mm/r。在工件材料硬度高或断续切削时，为了减小单位切削力，应当减小进给量，以防崩刃和打刀。 　　(1)车冷镦轴承滚子模具顶杆，材质为合金工具钢Crl2MoV，淬火后硬度为HRC62～66。由于工件细长，怕淬火，变形大，留了2 mm的余量，给磨削带来困难，改为车削。刀具几何参数是：γ。=－8o，α。=8oκr=75o，κ"r=15o，γε=0.5mm。切削用量是：νc=35 m/min，aP=0.3～0.5mm，f=0.1～0.2mm/r。刀具耐用度为55min，表面粗糙度为Ra=3.2～1.6μm。　(2)刨淬火后的高速钢，材质为W18Cr4V，硬度为HRC64，工件尺寸120mm×40mm。刀具材料为YM052硬质合金。刀具几何参数是：γ。=－10o，α。=6o～8o，κr=45o，κ"r=15o，γs=－10o，γε=1mm。切削用量是：νc=8 m/min，aP=0.5～0.8mm，f=0.1～0.15mm/行程，刀具耐用度为21min，表面粗糙度为Ra=3.2μm。　(3)用立方氮化硼刀具车削淬火后的轴承钢(GCrl5)，硬度为HRC62。工件为轴承外环。刀具几何参数是：γ。=－6o，α。=8o，κr=45o，κ"r=45o，γε=1.2mm，λs=0o。切削用量是：νc=115 m/min，aP=0.3mm，f=0.1～0.2 mm/r。刀具耐用度为55min，表面粗糙度为Ra=1.6μm。　(4)钻铰淬火钢小孔，工件材质为GCrl5，淬火后的硬度为HRC58～60。钻孔直径为声ψ4(+0.03,0)mm，深为10mm。此孔是产品改进后加钻的。钻头和铰刀的材质为YG6X硬质合金，钻头形式为非标准麻花钻，铰刀为双刃铰刀，采用钻铰两道工序，使用的机床是台式钻床。切削速度为νc=15.5 m/min，手动进给。刃磨一次钻头可钻100多个孔，铰孔200个以上，质量完全符合工艺要求。